Chào mừng bạn đến với khóa học “Nhập Môn Vi Điều Khiển: Nền Tảng Cho Kỹ Sư Cơ Điện Tử”! Trong lĩnh vực cơ điện tử và tự động hóa, vi điều khiển đóng vai trò như bộ não của các hệ thống, giúp thực hiện các chức năng điều khiển, xử lý và giám sát một cách thông minh và linh hoạt. Khóa học này được thiết kế để cung cấp cho bạn kiến thức nền tảng về vi điều khiển, các khái niệm cơ bản, cấu trúc, nguyên lý hoạt động và các ứng dụng trong cơ điện tử. Khóa học sẽ sử dụng kit STM32F103C8T6 (Blue Pill) làm ví dụ minh hoạ, giúp bạn làm quen với một dòng vi điều khiển phổ biến, mạnh mẽ và có giá thành hợp lý. Đây là bước khởi đầu quan trọng để bạn bước vào thế giới phát triển các hệ thống cơ điện tử thông minh.
Cụ thể, trong khóa học này, chúng ta sẽ sử dụng:
Vi điều khiển: STM32F103C8T6 (Blue Pill): Dòng vi điều khiển 32-bit ARM Cortex-M3, mạnh mẽ, nhiều tính năng, giá thành hợp lý, phù hợp cho người mới bắt đầu.
Kit phát triển: Blue Pill Development Board.
Môi trường phát triển: STM32CubeIDE: Môi trường lập trình chính thức từ STMicroelectronics, hỗ trợ debug, cấu hình ngoại vi, và nhiều tính năng khác.
Ngôn ngữ lập trình: C/C++.
Thư viện:
CMSIS (Cortex Microcontroller Software Interface Standard): Thư viện chuẩn cho vi điều khiển ARM Cortex-M.
STM32 HAL (Hardware Abstraction Layer): Thư viện để lập trình cho các ngoại vi của STM32.
Công cụ hỗ trợ:
ST-Link Utility: Công cụ nạp chương trình và debug.
Phần mềm mô phỏng: Có thể sử dụng Proteus để hỗ trợ cho các bài thực hành đơn giản (tùy chọn, không bắt buộc).
I. NỘI DUNG CHÍNH (MAIN CONTENT):
Khóa học bao gồm các nội dung chính sau:
Phần 1: Tổng Quan về Vi Điều Khiển và Hệ Thống Nhúng
Phần 2: Kiến Trúc và Lập Trình Cơ Bản cho Vi Điều Khiển STM32 (Cortex-M3)
Phần 3: Lập Trình Các Ngoại Vi Cơ Bản
Phần 4: Ứng Dụng Vi Điều Khiển trong Cơ Điện Tử
II. NỘI DUNG ĐƯỢC HỌC (LEARNING OUTCOMES & SCHEDULE):
Khóa học được thiết kế với thời lượng 32 giờ, bao gồm lý thuyết, bài tập, thực hành trên kit phát triển và các dự án mô phỏng. Dưới đây là nội dung chi tiết và thời gian học dự kiến cho từng phần:
Phần 1: Tổng Quan về Vi Điều Khiển và Hệ Thống Nhúng (6 giờ)
1.1. Giới Thiệu về Vi Điều Khiển (2 giờ)
Khái niệm về vi điều khiển (Microcontroller) và vi xử lý (Microprocessor).
Phân biệt vi điều khiển và vi xử lý.
Vai trò của vi điều khiển trong các hệ thống nhúng, cơ điện tử và tự động hóa.
Giới thiệu các họ vi điều khiển phổ biến (PIC, AVR, ARM, 8051, ESP…).
Ứng dụng của vi điều khiển trong công nghiệp và đời sống.
1.2. Các Thành Phần Cơ Bản của Vi Điều Khiển (2 giờ)
CPU (Central Processing Unit).
Bộ nhớ (ROM, RAM, Flash, EEPROM).
Các ngoại vi (GPIO, Timer, Counter, ADC, DAC, PWM…).
Các giao thức truyền thông (UART, SPI, I2C, USB, Ethernet…).
Sơ đồ khối và chức năng các khối chính trong vi điều khiển.
1.3. Tổng Quan về Hệ Thống Nhúng (2 giờ)
Khái niệm và đặc điểm của hệ thống nhúng.
Phân loại hệ thống nhúng.
Quy trình thiết kế và phát triển hệ thống nhúng.
Giới thiệu về các công cụ phát triển cho hệ thống nhúng.
Phần 2: Kiến Trúc và Lập Trình Cơ Bản cho Vi Điều Khiển STM32 (10 giờ)
2.1. Giới Thiệu về Vi Điều Khiển STM32 và Kiến Trúc ARM Cortex-M3 (3 giờ)
Giới thiệu về dòng vi điều khiển STM32 của STMicroelectronics.
Đặc điểm nổi bật của STM32 (hiệu năng, ngoại vi, tính linh hoạt…).
Giới thiệu về STM32F103C8T6 (Blue Pill): Cấu hình, sơ đồ chân, chức năng các chân.
Tổng quan về kiến trúc ARM Cortex-M3: Lõi ARM, các thanh ghi, chế độ hoạt động, hệ thống ngắt (NVIC).
2.2. Môi Trường Phát Triển STM32CubeIDE (3 giờ)
Giới thiệu về STM32CubeIDE – môi trường phát triển chính thức của STMicroelectronics.
Hướng dẫn cài đặt STM32CubeIDE và các công cụ cần thiết.
Giới thiệu về STM32CubeMX (công cụ cấu hình ngoại vi và sinh code).
Tạo project mới, cấu hình STM32F103C8T6, và các bước biên dịch, nạp chương trình.
Thực hành tạo project, viết code, biên dịch, nạp chương trình và debug với STM32CubeIDE.
2.3. Lập Trình C/C++ Cơ Bản cho STM32 (4 giờ)
Cấu trúc chương trình C/C++ cho STM32.
Khai báo và sử dụng các thanh ghi, bit, port.
Thao tác với các chân I/O (Input/Output).
Sử dụng thư viện HAL để lập trình cho các ngoại vi.
Thực hành lập trình điều khiển LED đơn, LED 7 đoạn, nút nhấn với STM32F103C8T6.
Phần 3: Lập Trình Các Ngoại Vi Cơ Bản (10 giờ)
3.1. Lập Trình GPIO (General Purpose Input/Output) (2 giờ)
Cấu hình chân I/O là input hoặc output.
Đọc trạng thái logic từ chân input.
Xuất tín hiệu logic ra chân output.
Thực hành điều khiển LED, nút nhấn, relay… qua GPIO của STM32F103C8T6.
3.2. Lập Trình Timer và Bộ Đếm (Counter) (3 giờ)
Giới thiệu về các bộ Timer/Counter trong STM32F103C8T6.
Cấu hình và sử dụng Timer ở chế độ định thời (Timer Mode).
Cấu hình và sử dụng Timer ở chế độ đếm xung (Counter Mode).
Ứng dụng Timer/Counter trong tạo thời gian trễ, đo tần số, đếm sự kiện.
Thực hành lập trình Timer/Counter trên STM32F103C8T6.
3.3. Lập Trình Ngắt (Interrupt) (2 giờ)
Khái niệm về ngắt và các loại ngắt.
Cấu hình và sử dụng ngắt ngoài (External Interrupt).
Cấu hình và sử dụng ngắt Timer.
Thực hành lập trình xử lý ngắt trên STM32F103C8T6.
3.4. Lập Trình Bộ Chuyển Đổi ADC (Analog-to-Digital Converter) (3 giờ)
Giới thiệu về bộ chuyển đổi ADC và các thông số kỹ thuật.
Cấu hình và sử dụng ADC để đọc giá trị điện áp tương tự.
Chuyển đổi giá trị số sang giá trị điện áp tương ứng.
Thực hành lập trình ADC và đọc giá trị từ biến trở, cảm biến tương tự (ví dụ: cảm biến nhiệt độ LM35) với STM32F103C8T6.
Phần 4: Ứng Dụng Vi Điều Khiển trong Cơ Điện Tử (14 giờ)
4.1. Lập Trình Giao Tiếp Nối Tiếp UART (3 giờ)
Nguyên lý hoạt động của giao tiếp UART.
Cấu hình và sử dụng module UART trong STM32F103C8T6.
Lập trình gửi và nhận dữ liệu qua UART.
Thực hành giao tiếp giữa STM32F103C8T6 và máy tính qua UART.
4.2. Lập Trình Giao Tiếp I2C (3 giờ)
Nguyên lý hoạt động của giao tiếp I2C.
Cấu hình và sử dụng module I2C trong STM32F103C8T6.
Lập trình giao tiếp với các thiết bị ngoại vi hỗ trợ I2C (như cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, cảm biến gia tốc, EEPROM…).
Thực hành giao tiếp I2C với cảm biến MPU6050.
4.3. Lập Trình Điều Khiển Động Cơ với STM32 (4 giờ)
Điều khiển động cơ DC (thay đổi tốc độ, chiều quay) sử dụng PWM và cầu H.
Điều khiển động cơ bước (chế độ full-step, half-step, microstepping).
Giới thiệu về điều khiển động cơ servo.
Thực hành điều khiển các loại động cơ với STM32F103C8T6.
4.4. Thiết Kế và Lập Trình Hệ Thống Cơ Điện Tử Đơn Giản (4 giờ)
Hướng dẫn học viên thiết kế và lập trình các hệ thống cơ điện tử đơn giản:
Hệ thống đo và hiển thị nhiệt độ, độ ẩm.
Hệ thống điều khiển động cơ bước.
Hệ thống điều khiển cánh tay robot đơn giản.
Hệ thống giám sát và cảnh báo.
Thực hành, hoàn thiện và báo cáo dự án.
III. BẠN SẼ BIẾT GÌ SAU KHI HỌC XONG? (KNOWLEDGE GAINED):
Sau khi hoàn thành khóa học, học viên sẽ có khả năng:
Hiểu rõ khái niệm, vai trò và ứng dụng của vi điều khiển trong các hệ thống cơ điện tử.
Nắm vững kiến trúc và nguyên lý hoạt động của vi điều khiển STM32F103C8T6.
Sử dụng thành thạo môi trường phát triển STM32CubeIDE.
Lập trình thành thạo vi điều khiển STM32F103C8T6 bằng ngôn ngữ C/C++.
Cấu hình và sử dụng các ngoại vi cơ bản (GPIO, Timer, Interrupt, ADC).
Lập trình các giao thức truyền thông (UART, I2C) trên STM32.
Kết nối và điều khiển các cảm biến, cơ cấu chấp hành thông dụng.
Thiết kế và lập trình các hệ thống cơ điện tử đơn giản sử dụng vi điều khiển.
Có nền tảng để tiếp tục học tập và nghiên cứu các dòng vi điều khiển khác và phát triển các ứng dụng nhúng phức tạp hơn.
IV. THỜI GIAN (DURATION):
Thời lượng: 40 giờ (bao gồm lý thuyết, bài tập, thực hành trên kit phát triển và dự án mô phỏng).
Hình thức: Online/Offline/Blended (tùy chọn).
Lịch học: Linh hoạt, phù hợp với nhu cầu học viên.
V. YÊU CẦU (PREREQUISITES):
Có kiến thức cơ bản về điện tử và mạch điện.
Có kiến thức cơ bản về lập trình, ưu tiên ngôn ngữ C/C++.
Sử dụng thành thạo máy tính và các phần mềm văn phòng.
Có tinh thần ham học hỏi, chủ động nghiên cứu và giải quyết vấn đề.
VI. ĐỐI TƯỢNG PHÙ HỢP (TARGET AUDIENCE):
Sinh viên các ngành cơ điện tử, tự động hóa, điện – điện tử, CNTT muốn tìm hiểu về vi điều khiển và ứng dụng trong cơ điện tử.
Kỹ sư, kỹ thuật viên đang làm việc trong các lĩnh vực thiết kế, chế tạo, vận hành và bảo trì các hệ thống cơ điện tử, tự động hóa.
Lập trình viên muốn phát triển kỹ năng lập trình nhúng cho vi điều khiển.
Nhà phát triển, nhà sáng chế muốn tạo ra các sản phẩm cơ điện tử thông minh sử dụng vi điều khiển.
Bất kỳ ai quan tâm đến lĩnh vực vi điều khiển, hệ thống nhúng và muốn làm chủ công nghệ này cho các ứng dụng cơ điện tử.
VII. MÔ TẢ (DESCRIPTION):
Khóa học “Nhập Môn Vi Điều Khiển: Nền Tảng Cho Kỹ Sư Cơ Điện Tử” là khóa học cơ bản cung cấp cho học viên kiến thức và kỹ năng nền tảng về vi điều khiển, đặc biệt là vi điều khiển STM32F103C8T6, và cách thức ứng dụng trong các hệ thống cơ điện tử. Chương trình học được thiết kế bài bản, dễ hiểu, kết hợp giữa lý thuyết và thực hành, giúp học viên nắm vững các khái niệm, nguyên lý và phương pháp lập trình vi điều khiển.
Khóa học sử dụng kit phát triển STM32F103C8T6 (Blue Pill), phần mềm lập trình STM32CubeIDE và ngôn ngữ lập trình C/C++, tạo điều kiện cho học viên thực hành trực tiếp trên thiết bị và phát triển các ứng dụng nhúng đơn giản. Thông qua các ví dụ minh họa, bài tập thực hành và dự án mô phỏng, học viên sẽ từng bước làm quen với vi điều khiển, lập trình các ngoại vi, giao tiếp với các cảm biến, cơ cấu chấp hành và xây dựng các hệ thống cơ điện tử cơ bản.
VIII. LỢI ÍCH (BENEFITS):
Nắm vững kiến thức nền tảng về vi điều khiển và ứng dụng trong cơ điện tử.
Phát triển kỹ năng lập trình vi điều khiển STM32 với ngôn ngữ C/C++.
Tự tin thiết kế và triển khai các ứng dụng cơ điện tử đơn giản.
Tạo tiền đề vững chắc để tiếp tục học tập và nghiên cứu chuyên sâu về vi điều khiển, hệ thống nhúng và cơ điện tử.
Nâng cao năng lực cạnh tranh trên thị trường lao động trong lĩnh vực cơ điện tử và tự động hóa.
Được học tập với đội ngũ giảng viên giàu kinh nghiệm, nhiệt tình và tâm huyết.
Giáo trình được biên soạn khoa học, cập nhật và bám sát thực tế.
Môi trường học tập chuyên nghiệp, trang thiết bị hiện đại (đối với học offline).
Hỗ trợ kỹ thuật sau khóa học, giải đáp thắc mắc và tư vấn hướng nghiệp.
IX. CAM KẾT (COMMITMENT):
Cung cấp kiến thức nền tảng, cập nhật và thực tiễn về vi điều khiển và ứng dụng trong cơ điện tử.
Đảm bảo học viên nắm vững kiến thức cơ bản và có thể lập trình, ứng dụng vi điều khiển STM32F103C8T6 sau khi hoàn thành khóa học.
Hỗ trợ học viên tối đa trong suốt quá trình học tập và thực hành.
Cung cấp môi trường học tập chuyên nghiệp, thân thiện và hiệu quả.
Luôn cập nhật kiến thức và công nghệ mới nhất về vi điều khiển, hệ thống nhúng và cơ điện tử.
Cam kết mang lại giá trị thiết thực cho học viên, giúp học viên ứng dụng kiến thức vào công việc hiệu quả, nâng cao năng lực cạnh tranh trong thị trường lao động.
X. KẾT THÚC (CONCLUSION):
Khóa học “Nhập Môn Vi Điều Khiển: Nền Tảng Cho Kỹ Sư Cơ Điện Tử” là bước khởi đầu lý tưởng cho những ai muốn bước chân vào lĩnh vực hệ thống nhúng và phát triển các ứng dụng trong ngành cơ điện tử, tự động hóa. Hãy đăng ký ngay hôm nay để trang bị cho mình những kiến thức và kỹ năng cần thiết, sẵn sàng cho hành trình chinh phục công nghệ vi điều khiển và tạo ra những sản phẩm cơ điện tử thông minh, góp phần nâng cao hiệu quả hoạt động và sức cạnh tranh trong thời đại công nghiệp 4.0!
